Validation of PHITS spallation models from the perspective of the shielding design of transmutation experimental facility

岩元 大樹; 明午 伸一郎

EPJ Web of Conferences, 153, p.01016_1 - 01016_9, 2017/09

https://doi.org/10.1051/epjconf/201715301016

The impact of different spallation models implemented in the particle transport code PHITS on the shielding design of Transmutation Experimental Facility (TEF) was investigated. For 400-MeV proton incident on a lead-bismuth eutectic target. An effective dose rate at the end of a thick radiation shield (3-m-thick iron and 3-m-thick concrete) calculated by the Lige intranuclear cascade (INC) model version 4.6 (INCL4.6) coupled with the GEM code (INCL4.6/GEM) yields 1.5 times higher than the Bertini INC model (Bertini/GEM). A comparison with experimental data for 500-MeV proton incident on a thick lead target shows that the INCL4.6/GEM is in fairly good agreement with the experiment, which suggest that the prediction accuracy of INCL4.6/GEM would be better than that of Bertini/GEM. In contrast, it is found that the dose rates in beam ducts in front of targets calculated by the INCL4.6/GEM are lower than those by the Bertini/GEM. Since both models underestimate the experimental results for neutron-production double-differential cross sections at 180 for 140-MeV proton incident on carbon, iron, and gold targets, we conclude that it is necessary to allow for a margin of uncertainty caused by the spallation models, which is a factor of two, in estimating the dose rate induced by neutron streaming through a beam duct.

高エネルギー核反応コードJAMによる150MeV24GeV陽子入射反応の解析

仁井田 浩二*; 奈良 寧; 高田 弘; 中島 宏; 千葉 敏; 池田 裕二郎

JAERI-Tech 99-065, p.42 - 0, 1999/09

JAERI-Tech-99-065.pdf:1.83MB

核子・中間子輸送コードNMTC/JAERIの適用上限エネルギー、核子で3.5GeV、中間子で2.5GeVを引き上げるために、NMTC/JAERIの核反応部分に、高エネルギー原子核反応を記述するモデルJAMを導入し、エネルギー上限が数100GeVの輸送コードNMTC/JAMを作成した。JAMは、核子当たりGeV領域から重心系で数10TeVまでの原子核反応を記述できるカスケードタイプのモンテカルロコードである。JAMをNMTC/JAERIに導入するために、反応後の残留核の核種、励起エネルギーが評価できるように改良を施し、JAMのエネルギー下限を150MeVまで引き下げた。本報告では、NMTC/JAMに組み込まれる核反応モデルJAMの説明と、150MeVから数10GeVの陽子入射薄膜核反応におけるJAMの計算結果と実験との比較、また、LAHET2.7の計算結果との比較を行い、JAMの妥当性を検討した。

HETC-3STEP calculations of proton induced nuclide production cross sections at incident energies between 20 MeV and 5 GeV

高田 弘; 義澤 宣明*; 石橋 健二*

JAERI-Research 96-040, 91 Pages, 1996/08

JAERI-Research-96-040.pdf:2.2MB

OECD/NEA国際コード比較のために、O、Al、Fe、Co、Zr及びAuに20MeVから5GeVの陽子を入射した場合の核種生成断面積を前平衡過程及び高エネルギー核分裂過程を考慮した核内カスケード・蒸発モデルに基づくHETC-3STEPコードを用いて計算した。コードではIgnatyukによる準位密度パラメータ、AudiとWapstraの質量表及びTachibanaらの質量公式を蒸発計算部で新規に用いた。計算結果と実験結果の比較により、HETC-3STEPコードはZr及びAu標的核において標的核に近い質量数の核種生成について100MeV以上の入射エネルギーでファクター2~3の精度で予測できることを確認した。しかしながら、低エネルギー陽子入射による核種生成、数百MeV以上の陽子入射により誘起されるフラグメンテーション過程からの軽い核種の生成に関する予測精度は良くなく、モデルの改良が必要である。

Analysis of produced nuclei and emitted neutrons in nuclear spallation reactions

西田 雄彦; 中原 康明

Atomkernenerg.Kerntech., 50(3), p.193 - 196, 1987/03

超寿命の超ウラン放射性廃棄物処理に、スポレーション核反応を利用するために、そのモンテカルロ・シミュレーション法の評価を行なった。0.38~3GeVの入射エネルギーを持つ陽子とウラン、鉛および銀の原子核がスポレーション反応を起した時、放出される中性子数と生成核種の計算を行い、実験値との比較検討を行った。